Revista Mexicana de Física 43 No. 6 (1997) 972-980

Interferómetro D.

de Sagnac con selectividad espectral

A.N. STARODUMOV, L.A. ZENTENO A. BOYAIN y GOITIA, E. DE LA ROSA Centro de Investigaciones en Óptica A.C., 37150 León. Gto, México MONZÓN,

Recibido el 27 de noviembre de 1996;aceptado el 12 de marzo de 1997

RESUMEN.

Se presenta el modelo teórico, así como resultados experimentales, del interferómetro

de Sagnac de fibra modificado, en el cual se observa selectividad espectral. Esta selectividad permite al interferómetro operar como un dispositivo rle desmllltiplexión de seriales en longitud de onda. Se muestra un modelo experimental en el cual el ancho de banda es de alrededor de 0.5 nm y es independiente de la polarización. Además se analizan los efectos de la temperatura en la respuesta del interferómetro. Se observaron corrimientos de la longitud de onda COIl la

temperatura de aproximadamente 1 nm/K. ABSTRACT. \Ve describe theoreticalIy the modified Sagnac interferomet.er, which has spectrally selective output characteristic. Such a spectrally selectivity interferometer may operate as a wavelength division multiplexer (\VDl\I). A polarization-independent Sagnac loop based \VD!vl with bandwidth oC 0.5 nm have been demonstrated experimentalIy. Spectral characteristic changes with temperature are analyzed. Temperature-.induced wavelength shift of 1nm/K have becn measured.

PACS: 42.65.Vh; 42.81.Bm; 42.81.Cn

l.

INTRODUCCIÓN

Uno de los dispositivos de fibra óptica que ha demostrado su enorme potencialidad en sistemas de comunicación es el interferómetro de Sagnac de fibra óptica. Con este dispositivo ha sido posible conmutar seiíales de muy corta duración (en el rango de picosegundos) [1-3] mejorar la recepción de seiíales al usar el interferómetro como un filtro [4], amplificar pulsos [5] y construir dispositivos para sistemas de multicanalización (multiplexores y desmultiplexores) [6,7]. En los sistemas de comunicación por fibra óptica, el multiplexor y desmultiplexor son una parte esencial del proceso de transmisión y recepción de información, ya que proveen la unión entre la información óptica, enviada en forma seriada, y el correspondiente paralelo de las señales puramente electrónicas. La. nlUlticanalización telnporal puede llevarse a cabo lllediante un sistenla sencillo, usando únicamente componentes pasivos, sin clnbargo, la desllmltiplexión requiere de un sistema electrónico bastante complicado.

En cambio los sistemas de multiplexión y desmultiplexión onda son sencillos, ya que no requieren

por división de longitud ele

una seiial de sincronía

y ambos se pueden

llevar

INTERFERÓMETRO

DE SAGNAC CON SELECTIVIDAD

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••

El

E3

•••

Er

ESPECTRAL

•••

Lazo

Et

•••

E4

•• FIGURA 1. Configuración

del interferómetro

de Sagnac de fihra óptica

a. cabo utilizando elCluentos pasivos, corno acopladores. La principal limitantc de este tipo de dispositivos es la dependencia de la polarización. Debido a que la polarización de la..")señales de cmllunicación varía aleatoriamente, es importante contar con dispositivos cuya respuesta sea independiente de la polarización. El interferámetro de Sagnac consiste de un acoplador bidireccional de fibra con cuatro puertos, de los cuales dos, los puertos de salida han sido unidos para formar una trayectoria cerrada, como se observa en la Fig. 1. Cuando una se¡¡al entra al acoplador es dividida en dos campos de amplitud complementaria y con una diferencia de fase de 7f /2 entre ellas. Cada uno de estos campos sale por uno de los puertos de salida y se propagan a través de la trayectoria cerrada en direcciones opuestas. Dentro del lazo las dos señales sufren un corrimiento en fase a lo largo de la fibra, debido gcneralmcnte a algún cambio cn las característica." del medio. Al volver a pasar por el acoplador, cn donde la difcrcncia de fasc cntre los campos puede ser diferente de 7T' /2, esta., dos ondas interferirán dando lugar a Ia.',;; sciialcs transmitida y rcflcjada, quc podrán ser observadas él trav{!s de los puertos de cntrada. Usualmente la respuesta del lazo no depende de la longitud de onda en una banda ba.stante amplia, a.proxÍIlladamcntc de 100 a 200 nm. Este interferórnetro cs también conocido como espejo de fibra, ya que cuando la razón de acoplamiento a/(1 - a) es 50/50 la se¡¡al que entra en el acoplador recorre todo el lazo y sale exactamente por el mismo puerto de entrada. Es decir IErl = JE¡j y JEt! = O. El experilIlcnto descrito aquí es la dcmostración dc un dispositivo totalmcnte hccho de fihra óptica, basado cn el intcrfcrómctro (lc Sagnac desbalaI1Ct~ad(),cn el cual la respuesta depende de la longitud de onda de la seüal de entrada y es independiente de la polarización. Esta independeneÍa de la polarización es iUlportatlt.c 1>or. el cambio en el ancho de banda con la tempcratura es poco significativo comparado con los corrimientos en la longitud de onda pico, por lo tanto puede considerarse despreciable. El hecho de que el interferólIletro presente un ancho de banda estable ante cmnLios de temperatura contribuye en !!;ranmedida a un buen desempeño como desmultiplexor.

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D. MONZÓN, ET AL.

El estudio de la sensibilidad térmica del interferómetro deja ver dos aspectos importantes: primero, es posible desplazar el espectro de transmisión, y por consiguiente el de reflexión, hacia una longitud de onda determinada variando la temperatura. Segundo, la temperatura no modifica el período del espectro del interferómetro. Los efectos de diafonía en un sistelna de COllllluicaciólI son UIlO de los parámetros a considerar en el diseño. Si se pretende tener un dispositivo deslllllltiplexor en el cual los efectos de diafonía sean menores de -20